-
Die Erfindung betrifft ein Greifmodul und eine Greifvorrichtung zum Betätigenvon Werkstücken oder Gegenständen sowie ein Verfahren zur Betätigung eines Werkstücks.
-
Greifvorrichtungen dienen zum Betätigen, beispielsweise zum Erfassen, Bewegen und/oder Drehen, von Werkstücken oder Gegenständen. Mittels solcher Greifvorrichtungen können Werkstücke z.B. gegriffen, gehalten, bewegt, transportiert und/oder positioniert werden. Bekannt sind u.a. so genannte Zentrischgreifer, die zum Betätigen von achssymmetrischen, vorzugsweise runden und/oder rohrförmigen, Werkstücken geeignet sind.
-
Es stellt sich das technische Problem, ein Greifmodul sowie eine Greifvorrichtung zu schaffen, die einen modularen Aufbau der Greifvorrichtung für verschiedene Anwendungen ermöglichen und die zum Betätigen von auch unsymmetrischen Werkstücken oder Werkstücken geeignet sind, wobei ein Bauraumbedarf der modularen Greifvorrichtung reduziert wird. Weiter stellt sich das technische Problem, ein Verfahren zur Betätigung von Werkstücken oder Gegenständen mittels einer solchen Greifvorrichtung zu schaffen.
-
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit dem Merkmal der Ansprüche 1, 8 und 10. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Es ist eine Grundidee der Erfindung, ein Greifmodul zu schaffen, welches einen modularen Aufbau einer aus mehreren Greifmodulen zusammengesetzten Greifvorrichtung ermöglicht, wobei die Greifvorrichtung für verschiedene Anwendungen eingesetzt werden kann, beispielsweise als Parallelgreifer, Zentrischgreifer oder als Mehrfachgreifer. Somit ermöglicht der modulare Aufbau die Bildung eines Universalgreifers aus einzelnen Greifmodulen.
-
Vorgeschlagen wird ein Greifmodul, wobei das Greifmodul mindestens ein Greifelement umfasst. Das Greifelement bezeichnet hierbei ein Element des Greifmoduls, durch welches eine Betätigungskraft auf einen zu greifenden oder zu betätigenden Gegenstand ausgeübt werden kann. Ein Greifelement kann beispielsweise als Greiffinger oder Greifbacke ausgebildet sein. Selbstverständlich sind auch andere Ausbildungen des Greifelements vorstellbar. Mittels des Greifmoduls ist das mindestens eine Greifelement mit einer Linearbewegung bewegbar. Bewegungsparameter der Linearbewegung und/oder Betätigungsparameter des mindestens einen Greifelements sind für jedes Greifmodul unabhängig von weiteren Greifmodulen einer aus mehreren Greifmodulen gebildeten Greifvorrichtung einstellbar. Bewegungsparameter bezeichnen hierbei u.a. eine Beschleunigung, eine Geschwindigkeit und/oder eine Wegstrecke des Greifelements. Betätigungsparameter können beispielsweise eine Greif- oder Betätigungskraft sein. Dies bedeutet, dass mindestens ein Bewegungsparameter und/oder mindestens ein Betätigungsparametereingestellt werden kann.
-
Das Greifmodul umfasst mindestens einen Aktor, mindestens eine erste Welle und mindestens ein Lager- oder Halteelement zur Lagerung der ersten Welle. Der Aktor kann z.B. als elektromechanischer Aktor, vorzugsweise als Servomotor ausgebildet sein. Selbstverständlich sind jedoch auch andere Ausführungsformen des Aktors vorstellbar.
-
Die erste Welle ist durch den Aktor antreibbar. Hierzu können die erste Welle und der Aktor, z.B. eine Abtriebswelle des Aktors, mechanisch verbunden sein.
-
Die mechanische Verbindung kann über eine Kupplungsvorrichtung, beispielsweise miteinander wechselwirkende Zahnräder oder über einen Zahnriemen, erfolgen. Auch kann die Abtriebswelle des Aktors die erste Welle ausbilden. Vorzugsweise ist der Aktor oder seine Abtriebswelle mit der ersten Welle starr, insbesondere drehstarr, gekoppelt. Beispielsweise können der Aktor oder seine Abtriebswelle mit der ersten Welle verschraubt sein. Auch kann die erste Welle an den Aktor bzw. seine Abtriebswelle angeschraubt sein. Der Aktor kann die erste Welle in einer ersten Drehrichtung und in einer der ersten Drehrichtung entgegengesetzten Drehrichtung antreiben.
-
Das Greifelement ist über zumindest die erste Welle durch den Aktor antreibbar, Dies bedeutet, dass das Greifelement mit dem Aktor über zumindest die erste Welle mechanisch verbunden oder gekoppelt ist.
-
Die erste Welle ist drehbar am Lagerelement befestigt, insbesondere drehbar am Lagerelement gelagert. Hierbei ist die erste Welle in der vorhergehend erläuterten ersten Drehrichtung oder entgegen der ersten Drehrichtung drehbar am Lagerelement befestigt bzw. gelagert.
-
Das Lagerelement weist mindestens eine erste Durchgangsöffnung auf. Die Durchgangsöffnung kann sich von einer Oberseite des Lagerelements zu einer Unterseite des Lagerelements erstrecken. Die Durchgangsöffnung kann somit als Durchgangsbohrung, insbesondere als durchgehende Stufenbohrung, ausgebildet sein. Stufenbohrung bedeutet, dass entlang der Zentralachse der Stufenbohrung Abschnitte mit verschiedenen Radien angeordnet sind. Der Aktor ist an der Oberseite des Lagerelements an dem Lagerelement mechanisch befestigt. Beispielsweise kann der Aktor an das Lagerelement angeschraubt sein.
-
Die erste Welle erstreckt sich durch zumindest einen Teil der ersten Durchgangsöffnung und weg von einer Unterseite des Lagerelements. Insbesondere kann die erste Welle in der ersten Durchgangsöffnung drehbar gelagert sein. Hierzu kann das Greifmodul entsprechende Lagereinrichtungen, beispielsweise Kugel-, Wälz- oder Nadellager aufweisen. Diese können zumindest teilweise, insbesondere vollständig, innerhalb der ersten Durchgangsöffnung angeordnet sein.
-
Die erste Welle kann sich durch die gesamte erste Durchgangsöffnung erstrecken oder nur durch einen Teil der ersten Durchgangsöffnung. Erstreckt sich die erste Welle nur durch einen Teil der ersten Durchgangsöffnung, so kann sich der Aktor oder zumindest ein Teil des Aktors, beispielsweise ein Teil einer Abtriebswelle des Aktors, ebenfalls in die erste Durchgangsöffnung hinein erstrecken. In diesem Fall können der Aktor und die erste Welle in der ersten Durchgangsöffnung miteinander mechanisch verbunden sein.
-
Die Unterseite des Lagerelements liegt der Oberseite des Lagerelements gegenüber. Hierbei bezeichnen Ober- und Unterseite zwei einander gegenüber liegende Seiten des Lagerelements. Wesentlich ist, dass der Aktor und ein freies Ende der ersten Welle auf gegenüber liegende Seiten des Lagerelements angeordnet sind.
-
Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise einen möglichst platzsparenden Aufbau eines Greifmoduls.
-
Das Greifelement kann hierbei an einem beweglichen Teil des Greifmoduls befestigt sein. Der bewegliche Teil ist hierbei relativ zum Lagerelement bewegbar. Der bewegliche Teil kann ebenfalls auf der dem Aktor gegenüber liegenden Seite des Lagerelements angeordnet sein. Der bewegliche Teil kann hierbei über mindestens ein Kopplungselement mit der mindestens ersten Welle mechanisch verbunden und somit durch den Aktor antreibbar sein. Das Kopplungselement kann, wie nachfolgend noch näher erläutert, insbesondere als Zahnriemen ausgebildet sein oder einen Zahnriemen umfassen.
-
Das Greifmodul kann weiter mindestens ein Bewegungsführungselement umfassen, wobei das Bewegungsführungselement die Linearbewegung des beweglichen Teils führt. Beispielsweise kann das Bewegungsführungselement als Linearführung ausgebildet sein. Die Linearführung kann beispielsweise eine Lineargleitführung, eine Linearwälzführung oder eine Linearlaufrollenführung sein. Die Linearführung kann auch als sogenanntes Schiene-Schlitten-System ausgebildet sein, wobei der bewegliche Teil des Greifmoduls den Schlitten des Schienen-Schlittensystems umfasst. Die Schiene kann hierbei ortsfest relativ fest zum Lagerelement angeordnet, z.B. an diesem befestigt, sein.
-
Zusätzlich zur Ober- und Unterseite kann das Lagerelement eine vordere und eine hintere Stirnseite aufweisen. Weiter kann das Lagerelement zwei Seitenflächen aufweisen.
-
Mindestens eine Stirnseite des Lagerelements kann einen Flächenabschnitt aufweisen, der mit einer Richtung der Linearbewegung des beweglichen Teils einen vorbestimmten Winkel einschließt. Der vorbestimmte Winkel zwischen der Richtung der Linearbewegung und dem Flächenabschnitt kann einen Winkel bezeichnen, den ein Normalenvektor des Flächenabschnittes, der vom Lagerelement wegorientiert ist, mit einem Richtungsvektor der Linearbewegung einschließt. In diesem Fall kann der Winkel 0° betragen. Insbesondere kann der vorbestimmte Winkel aber auch von 0° verschieden sein, beispielsweise 30°, 45° oder 60° betragen. Der/Die Flächenabschnitt(e) kann/können sich in Vertikalrichtung erstrecken. Auch kann ein solcher Flächenabschnitt einen Abschnitt einer Seitenfläche des Lagerelements ausbilden, wobei der Flächenabschnitt einen Winkel kleiner als 180°, vorzugsweise auch größer als oder gleich 90°, mit einem weiteren Abschnitt der Seitenfläche einschließt, der sich in Längsrichtung des Lagerelements erstreckt, wobei die Längsrichtung parallel zur Richtung der Linearbewegung ist.
-
In diesem Fall kann der Flächenabschnitt als Anlagefläche zur Anordnung mehrerer Greifmodule dienen, wobei mehrere, insbesondere gleichartig ausgebildete, Greifmodule, deren Anlageflächen aneinander angelegt sind, eine, insbesondere als Zentrischgreifer ausgebildete, Greifvorrichtung ausbilden können. In Falle eines Zentrischgreifers schneiden sich Bewegungspfade der Linearbewegungen der beweglichen Teile aller Greifmodule in einem gemeinsamen Zentrum.
-
Weiter kann das Lagerelement ein Langloch aufweisen, wobei sich das Langloch von der Oberseite zur Unterseite erstreckt. Das Langloch kann hierbei, wie nachfolgend noch näher erläutert, zur Durchführung von Kabeln dienen.
-
Weiter kann das Lagerelement an der Unterseite eine Aussparung, beispielsweise eine quaderförmige Aussparung, aufweisen. Das Langloch kann hierbei im Bereich der Aussparung angeordnet sein. Die Aussparung dient hierbei zur platzsparenden Anordnung des beweglichen Teils, insbesondere eines nachfolgend noch näher beschriebenen Biegebalkens, an welchem das Greifelement befestigt werden kann.
-
Weiter kann das Lagerelement an der Oberseite, der Unterseite, den Seitenflächen und den Stirnseiten eine oder mehrere Lochbohrungen oder Gewindebohrungen aufweisen. Die Lochbohrungen können hierbei als durchgehende Bohrungen oder als Sacklochbohrungen ausgebildet sein. Mittels dieser Bohrungen kann das Lagerelement an weiteren Lagerelementen befestigt werden. Auch können über die Bohrungen weitere Elemente, beispielsweise eine zentrale Befestigungsplatte, am Lagerelement befestigt werden.
-
Auch können etwaige Sensorgeräte und oder Sensoren an diesen Bohrungen befestigt werden.
-
In einer weiteren Ausführungsform weist das Greifmodul mindestens eine weitere Welle und eine weitere Durchgangsöffnung auf. Auch diese weitere Durchgangsöffnung kann sich von der Oberseite zur Unterseite erstrecken. Wie die erste Durchgangsöffnung kann die weitere Durchgangsöffnung als Durchgangsbohrung, insbesondere als Stufenbohrung, ausgebildet sein. Die weitere Welle ist am Lagerelement befestigt. Vorzugsweise ist die weitere Welle drehbar am Lagerelement befestigt. Hierzu kann das Greifmodul weitere Lagereinrichtungen, insbesondere weitere Kugel-, Wälz- oder Nadellager aufweisen, wobei die weitere Welle mittels dieser Lagereinrichtung in oder entgegen einer ersten Drehrichtung drehbar am Lagerelement gelagert ist. Auch diese Lagereinrichtungen können zumindest teilweise, insbesondere vollständig, innerhalb der weiteren Durchgangsöffnung angeordnet sein.
-
Insbesondere kann die weitere Welle in der weiteren Durchgangsöffnung gelagert sein. Die zentralen Längsachsen oder Symmetrieachsen der ersten und der weiteren Welle können in der Richtung der Linearbewegung mit einem vorbestimmten Abstand beabstandet voneinander angeordnet sein und parallel zueinander verlaufen. Die zentralen Längsachsen können hierbei mit Zentralachsen der Durchgangsöffnungen fluchten. Die vorhergehend erläuterte Aussparung kann hierbei in Bezug auf die Richtung der Linearbewegung zwischen der ersten und der weiteren Durchgangsöffnung angeordnet sein.
-
Auch die weitere Welle erstreckt sich durch zumindest einen Teil der weiteren Durchgangsöffnung und weg von der Unterseite des Lagerelements.
-
Die weitere Welle kann durch einen weiteren Aktor angetrieben werden. In diesem Fall kann das Greifmodul einen weiteren Aktor umfassen, wobei dieser ebenfalls an der Oberseite des Lagerelements befestigt werden kann und mit der weiteren Welle mechanisch gekoppelt werden kann.
-
Vorzugsweise kann jedoch die weitere Welle frei drehbar am Lagerelement befestigt sein. In diesem Fall ist es möglich, dass kein weiterer Aktor zum Antreiben der weiteren Welle vorgesehen ist.
-
Umfasst das Greifmodul mindestens zwei Wellen, so kann die erste Welle mit der weiteren Welle über den vorhergehend erläuterten Zahnriemen verbunden werden. Hierfür können an den Wellen, wie nachfolgend noch näher beschrieben, Zahn- oder Riemenscheiben angeordnet sein. Ist die weitere Welle starr oder drehfest am Lagerelement befestigt bzw. gelagert, so kann eine Zahn- oder Riemenscheibe drehbar an der weiteren Welle befestigt werden, z.B. drehbar auf der weiteren Welle gelagert werden.
-
Ist ausschließlich eine Welle durch den Aktor angetrieben, so dient diese Welle als Antriebswelle, während die weitere Welle als Umlenkwelle für den Zahnriemen dient. An dem Zahnriemen kann, wie nachfolgend näher erläutert, das bewegliche Teil befestigt sein, wobei das bewegliche Teil über den Zahnriemen angetrieben werden kann. Die Verwendung eines Zahnriemens bedingt in vorteilhafter Weise eine geringe Massenträgheit beim Antrieb des mindestens einen Greifelements und somit eine hohe Bewegungs- und Betätigungsdynamik. Des Weiteren kann durch die Verwendung eines Zahnriemens eine direkte und unmittelbare Kraft- und Bewegungsübertragung ermöglicht werden, welche das Ansprechverhalten des beweglichen Teils auf Kraft- und Richtungsänderungen des Aktors vorteilhaft beeinflusst.
-
Die vorgeschlagene Ausführungsform ermöglicht in vorteilhafter Weise einen möglichst platzsparenden Aufbau eines Greifmoduls.
-
Die erste und/oder die weitere Welle kann/können jeweils mindestens einen Lagerabschnitt umfassen, wobei der Lagerabschnitt in der vorhergehend erläuterten Lagereinrichtung, beispielsweise in dem Kugellager anordenbar ist.
-
Weiter kann die erste und/oder weitere Welle jeweils einen Befestigungsabschnitt umfassen, wobei an dem Befestigungsabschnitt eine Zahnscheibe oder Riemenscheibe befestigt ist. Die Zahnscheibe kann hierbei mit dem vorhergehend erläuterten Zahnriemen wechselwirken.
-
Weiter kann die erste und/oder weitere Welle mindestens eine Einkerbung zur Aufnahme eines Sicherungsmittels, beispielsweise eines Sprengrings, umfassen, wobei mittels des Sicherungsmittels ein Verrutschen der Lagereinrichtung und/oder der Zahn- oder Riemenscheibe entlang der Welle verhindert wird.
-
Weiter kann die erste und/oder weitere Welle einen Verbindungsabschnitt aufweisen, wobei der Verbindungsabschnitt einen größeren Radius als die verbleibenden Abschnitte, insbesondere der Lagerabschnitt der Befestigungsabschnitt zur Befestigung der Zahn- oder Riemenscheibe, aufweist. Der Verbindungsabschnitt dient, wie nachfolgend näher erläutert, zur Aufnahme eines Befestigungsmittels, durch welches die Welle an dem Aktor befestigt werden kann.
-
In einer weiteren Ausführungsform weist eine Welle an einer Stirnseite einer Welle eine erste Lochbohrung auf. Die Lochbohrung kann hierbei insbesondere als Sacklochbohrung ausgebildet sein. Eine Zentralachse der ersten Lochbohrung fluchtet mit der zentralen Längsachse der Welle. Fluchten bedeutet hierbei, dass die Zentralachse der ersten Lochbohrung auf einer zentralen Längsachse der Welle angeordnet ist.
-
Eine erste Lochbohrung dient hierbei zur Aufnahme eines Teils des Aktors, beispielsweise eines Teils der Abtriebswelle des Aktors. Dieser Teil des Aktors kann sich in die erste Lochbohrung hinein erstrecken. Hierdurch kann der Aktor formschlüssig oder kraftschlüssig mit der Welle verbunden werden.
-
Eine derartige Ausbildung der Welle ermöglicht in vorteilhafter Weise eine mechanische einfache Kopplung mit dem entsprechenden Aktor.
-
In einer weiteren Ausführungsform weist die Welle an einer Seitenfläche der Welle im Bereich der ersten Lochbohrung eine Gewindebohrung auf. Insbesondere kann die Gewindebohrung im vorhergehend erläuterten Verbindungsabschnitt der Welle angeordnet sein. Eine Zentralachse der Gewindebohrung verläuft quer zur Zentralachse der ersten Lochbohrung. Die Gewindebohrung erstreckt sich somit in diesem Falle von der Seitenfläche zu einem Innenvolumen der ersten Lochbohrung.
-
In die Gewindebohrung kann ein Befestigungsmittel zur mechanischen, insbesondere kraftschlüssigen, Befestigung des Aktors an der ersten Welle angeordnet werden. Beispielsweise kann in der Gewindebohrung ein Gewindestift, z.B. ein als Madenschraube ausgeführter Gewindestift, angeordnet werden, wobei mittels des Gewindestifts der sich in die erste Lochbohrung erstreckende Teil des Aktors mit der Welle verbunden werden kann.
-
Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine platzsparende kraftschlüssige und/oder formschlüssige Befestigung der Welle an dem entsprechenden Aktor. Quer zur Zentralachse kann bedeuten, dass die Zentralachse der Gewindebohrung die Zentralachse der ersten Lochbohrung mit einem vorbestimmten Winkel, der größer als 0°ist und insbesondere 90° beträgt, schneidet. Eine formschlüssige Verbindung kann sich z.B. ergeben, wenn die Motor- oder Abtriebswelle eine plane Aussparung aufweist, gegen die der Gewindestift geschraubt ist. Die Wirkungsweise dieser Verbindung ist vergleichbar mit einer Passfeder.
-
In einer weiteren Ausführungsform weist das Lagerelement im Bereich einer Durchgangsöffnung eine Lochbohrung auf. Die Lochbohrung kann hierbei insbesondere als Durchgangsbohrung ausgebildet sein, wobei sich die Durchgangsbohrung von der ersten Seitenfläche des Lagerelements zu der zweiten Seitenfläche des Lagerelements erstreckt.
-
Eine Zentralachse der Lochbohrung des Lagerelements verläuft quer zu einer Zentralachse der Durchgangsöffnung.
-
In diesem Fall kann die Welle derart in der Durchgangsöffnung angeordnet, insbesondere gelagert, sein, dass Zentralachsen der Lochbohrung des Lagerelements und der Gewindebohrung der Welle fluchten. Somit kann von einem Außenvolumen des Lagerelements her ein Befestigungsmittel, beispielsweise der vorhergehend erläuterte Gewindestift, durch die Lochbohrung des Lagerelements in die Gewindebohrung der in der Durchgangsöffnung angeordneten Welle eingebracht und betätigt werden.
-
Insbesondere kann die Zentralachse der Lochbohrung die Zentralachse der Durchgangsöffnung mit einem vorbestimmten Winkel, der größer als 0° ist und insbesondere 90° beträgt, schneiden.
-
Selbstverständlich ist es auch vorstellbar, die Welle in einer weiteren Befestigungsart an dem Aktor zu befestigen.
-
In einer weiteren Ausführungsform ist ein bewegliches Teil des Greifmoduls über einen Zahnriemen mit der ersten Welle verbunden. In diesem Fall ist vorzugsweise, wie vorhergehend erläutert, eine weitere Welle vorgesehen, wobei die erste Welle, der bewegliche Teil und die weitere Welle über den Zahnriemen verbunden sind. Somit dient der Zahnriemen als Kopplungselement zur mechanischen Verbindung zwischen der ersten Welle und dem beweglichen Teil. Der bewegliche Teil ist somit über den Zahnriemen und die erste Welle durch den Aktor antreibbar. Der Zahnriemen kann hierbei zwischen der ersten und weiteren Welle, insbesondere zwischen Zahn- oder Riemenscheiben der ersten und weiteren Welle, gespannt sein.
-
Der Zahnriemen bildet hierbei einen Teil einer mechanischen Kopplung des Aktors mit dem beweglichen Teil des Greifmoduls, wobei die mechanische Kopplung eine Rotationsbewegung des Aktors in eine Linearbewegung des beweglichen Teils umformt.
-
Das bewegliche Teil weist mindestens ein Befestigungsmittel zur Befestigung des beweglichen Teils am Zahnriemen auf. Der bewegliche Teil ist somit relativ zum Zahnriemen ortsfest an diesem befestigt. Hierzu ist jede Form der Befestigung vorstellbar. Beispielsweise kann der bewegliche Teil eine Aussparung zur Aufnahme des Zahnriemens aufweisen. Weiter kann der bewegliche Teil ein Klemmelement aufweisen, wobei das Klemmelement derart an dem beweglichen Teil befestigbar ist, dass der Zahnriemen in der Aussparung an das bewegliche Teil geklemmt wird. Das Klemmelement kann beispielsweise als Klemmplatte ausgebildet sein, wobei die Klemmplatte zumindest eine gezahnte Außenfläche aufweist. Die Zähne der Klemmplatte können hierbei in Zahnzwischenräume des Zahnriemens eingreifen. Somit wird eine kraft- und formschlüssige Befestigung des Zahnriemens am beweglichen Teil ermöglicht.
-
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das bewegliche Teil ein Halteelement, wobei das Greifelement des Greifmoduls an dem Haltelement befestigt ist. Das Haltelement ist zumindest teilweise als Biegebalken ausgebildet oder umfasst einen Biegebalken. Dieser Balken kann insbesondere als Doppel- oder Parallelbiegebalken ausgebildet sein. Der Biegebalken weist hierbei einen frei beweglichen Abschnitt und einen an dem beweglichen Teil befestigten Abschnitt auf.
-
Der Biegebalken ist hierbei derart an dem beweglichen Teil angeordnet, dass, wenn das Greifelement eine Betätigungskraft auf einen zu betätigenden Gegenstand ausübt, sich der Biegebalken in Abhängigkeit der Betätigungskraft verbiegt. Die Verformung des Biegebalkens kann hierbei sensorisch, beispielsweise über zumindest einen Dehnungsmessstreifen, erfasst werden, wobei die Betätigungskraft in Abhängigkeit der erfassten Verformung bestimmbar ist.
-
Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine einfache Erfassung der Betätigungskraft, welches von dem Greifelement des Greifmoduls auf ein Werkstück oder einen Gegenstand ausgeübt wird.
-
Das bewegliche Teil kann mechanische Anschläge für den freibeweglichen Teil des Halteelements ausbilden. Diese können beispielsweise als Stege ausgebildet sein. Das Halteelement kann dann derart an dem beweglichen Teil befestigt werden, das zumindest der frei bewegliche Abschnitt des Biegebalkens zwischen zwei solchen Stegen angeordnet ist.
-
Alternativ oder kumulativ zur Ausbildung des Halteelements als Biegebalken kann der bewegliche Teil mindestens ein Mittel zur Erfassung einer Betätigungskraft, beispielsweise einen Kraftsensor, aufweisen, wobei mittels dieses Mittels zur Erfassung der Betätigungskraft die auf ein Werkstück oder Gegenstand ausgeübte Betätigungskraft erfassbar ist.
-
Weiter vorgeschlagen wird eine Greifvorrichtung. Die Greifvorrichtung umfasst mindestens ein erstes Greifmodul und mindestens ein weiteres Greifmodul. Mittels des ersten Greifmoduls ist ein erstes Greifelement mit einer Linearbewegung bewegbar, wobei mittels des weiteren Greifmoduls ein weiteres Greifelement mit einer Linearbewegung bewegbar ist.
-
Erfindungsgemäß ist/sind mindestens ein, vorzugsweise alle, Bewegungsparameter der Linearbewegung des ersten Greifelements unabhängig von mindestens einem, vorzugsweise von allen, Bewegungsparameter(n) der Linearbewegung des weiteren Greifelements einstellbar. Alternativ oder kumulativ ist/sind mindestens ein, vorzugsweise alle, Betätigungsparameter des ersten Greifelements unabhängig von mindestens einem, vorzugsweise von allen, Betätigungsparameter(n) des weiteren Greifelements einstellbar. Dies bedeutet, dass mindestens ein Bewegungsparameter und/oder mindestens ein Betätigungsparametereines Greifelements unabhängig von dem/den, insbesondere entsprechenden, Bewegungsparameter(n) und/oder Betätigungsparameter(n) der verbleibenden Greifelemente eingestellt werden kann.
-
Insbesondere können Bewegungsparameter der Linearbewegungen und/oder Betätigungsparameter verschieden voneinander eingestellt werden. Die Greifmodule sind insbesondere gleichartig ausgebildet.
-
Weiter können die Greifmodule derart zueinander angeordnet werden, dass eine gewünschte Ausbildung der Greifvorrichtung erreicht wird. Insbesondere können die Greifmodule derart zueinander angeordnet werden, dass die durch die mindestens zwei Greifmodule gebildete Greifvorrichtung einen Zentrischgreifer, einen Parallelgreifer oder einen Mehrfachgreifer ausbildet.
-
Insbesondere kann jedes Greifmodul einen Aktor umfassen. Mittels des Aktors kann hierbei der bewegliche Teil des entsprechenden Greifmoduls mit gewünschten Bewegungsparametern, insbesondere mit einer gewünschten Beschleunigung, Geschwindigkeit, Bewegungsrichtung und Wegstrecke und/oder mit gewünschten Betätigungsparametern bewegt werden. Insbesondere können die Greifelemente derart bewegt werden, dass diese voneinander verschiedene Betätigungskräfte auf einen zu betätigenden Gegenstand ausüben.
-
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine hohe Betätigungsflexibilität der aus mehreren Greifmodulen gebildeten Greifvorrichtung. Insbesondere können nicht-rotationssymmetrische Gegenstände durch individuelle Ansteuerung der Greifelemente der einzelnen Greifmodule mit einer gewünschten Betätigungskraft gegriffen und gehalten werden.
-
Somit können also Gegenstände mit beliebigen Formfaktoren durch eine geeignete Anordnung und/oder eine geeignete Einstellung von Bewegungsparametern der Greifelemente der einzelnen Greifmodule betätigt, beispielsweise gegriffen und gehalten, werden.
-
In einer weiteren Ausführungsform ist ein Greifmodul der Greifvorrichtung, insbesondere alle Greifmodule der Greifvorrichtung, nach einem der vorhergehend erläuterten Ausführungsformen ausgebildet. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine möglichst einfache und platzsparende Ausführung einer Greifvorrichtung durch gleichartig ausgebildete Greifmodule. Da alle Greifmodule gleichartig ausgebildet sind, reduzieren sich in vorteilhafter Weise auch die Herstellungskosten einer solchen Greifvorrichtung. Des Weiteren reduzieren sich oder entfallen in vorteilhafter Weise die Anschaffungskosten einer Greifvorrichtung für die Betätigung eines neuen Greifobjektes mit neuen Formfaktoren. Durch eine Neuanordnung von bereits im Besitz befindlicher Greifmodule, entsprechend der neuen Formfaktoren des neuen Greifobjekts, werden Greifmodule entsprechend der neuen Betätigungsaufgabe weiterverwendet.
-
Insbesondere kann die Greifvorrichtung durch mehrere Greifmodule ausgebildet werden, wobei vorhergehend beschriebene Anlageflächen, die an einer Stirnseite von Lagerelementen der einzelnen Greifmodule angeordnet sind, aneinander anliegen.
-
Weiter vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Betätigung eines Werkstücks mittels einer Greifvorrichtung nach einer der vorhergehend erläuterten Ausführungsform.
-
Erfindungsgemäß werden mindestens ein, vorzugsweise alle, Bewegungsparameter der Linearbewegung des ersten Greifelements und mindestens ein, vorzugsweise alle, Bewegungsparameter der Linearbewegung des weiteren Greifelements unabhängig, insbesondere verschieden, voneinander eingestellt. Alternativ oder kumulativ werden mindestens ein, vorzugsweise alle, Betätigungsparameter des ersten Greifelements und mindestens ein, vorzugsweise alle, Betätigungsparameter des weiteren Greifelements unabhängig, insbesondere verschieden, voneinander eingestellt.
-
Dieses Verfahren ermöglicht in vorteilhafter Weise die Bestätigung von Gegenständen mit verschiedenen Formfaktoren.
-
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispielsnäher erläutert. Die Figuren zeigen:
-
1: eine perspektivische Ansicht eines Greifmoduls,
-
2: eine perspektivische Ansicht einer Greifvorrichtung,
-
3: einen Längsschnitt durch ein Greifmodul,
-
4a: eine perspektivische Ansicht eines Lagerelements,
-
4b: eine Draufsicht auf das in 4a dargestellte Lagerelement,
-
4c: eine Seitenansicht des in 4a dargestellten Lagerelements,
-
5a: eine Seitenansicht einer Welle,
-
5ab: einen Querschnitt durch die in 5a dargestellte Welle,
-
6a: eine perspektivische Ansicht eines Adapterelements,
-
6b: eine Draufsicht auf das in 6a dargestellte Adapterelement,
-
6c: eine perspektivische Ansicht einer Klemmplatte.
-
7a: eine perspektivische Ansicht eines Flanschelements,
-
7b: eine perspektivische Ansicht einer Verbindungswelle.
-
Nachfolgend bezeichnen gleiche Bezugszeichenelemente mit gleichen oder ähnlichen technischen Merkmalen.
-
In 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Greifmoduls 1 dargestellt. Das Greifmodul 1 umfasst einen Aktor 2, der als Servomotor ausgebildet ist. Dargestellt sind Zuleitungen 3 des Aktors 2, die einer Energieversorgung des Aktors 2 sowie einer Signalübertragung zum und vom Aktor 2 dienen.
-
Weiter umfasst das Greifmodul 1 ein Lagerelement 4, welches als Lagerplatte ausgebildet ist. Das Lagerelement 4 weist eine Oberseite 5, eine Unterseite 6, eine vordere Stirnseite 7, eine hintere Stirnseite 8, eine rechte Seitenfläche 9 und eine linke Seitenfläche 10 (siehe z.B. 4b) auf.
-
Dargestellt ist ein relativ zum Lagerelement 4 ortsfestes Koordinatensystem, welches eine erste horizontale Achse x, eine weitere horizontale Achse y und eine Vertikalachse z umfasst. Die erste horizontale Achse x kann eine zentrale Längsachse des Lagerelements 4 sein oder parallel zu dieser verlaufen. Eine Vertikalrichtung ist durch eine Pfeilspitze der Vertikalachse z dargestellt. Entsprechend ist eine Längsrichtung durch eine Pfeilspitze der ersten horizontalen Achse x und eine Querrichtung durch eine Pfeilspitze der weiteren horizontalen Achse y dargestellt. Eine Richtung der Linearbewegung entspricht der Längsrichtung. Das Koordinatensystem ist als kartesisches Koordinatensystem ausgebildet. Die vordere Stirnseite 7 ist hierbei in Bezug auf die erste horizontale Achse x vor der hinteren Stirnseite 8 angeordnet. Die Oberseite 5 ist in Bezug auf die Vertikalachse z über der Unterseite 6 angeordnet.
-
Der Aktor 2 ist an der Oberseite 5 des Lagerelements 4 befestigt. Ebenfalls an der Oberseite 5 des Lagerelements 4 ist eine Haltevorrichtung 11 befestigt. Die Haltevorrichtung 11 ist im Querschnitt L-förmig ausgebildet, wobei ein erster Schenkel 12 der Haltevorrichtung 11 mittels Schrauben 13 an der Oberseite 5 des Lagerelements 4 befestigt ist. An einem weiteren Schenkel 14 ist Messverstärker 15 befestigt, der zur Verstärkung von Ausgangssignalen von Dehnungsmessstreifen (nicht dargestellt) dient, die an Balkenabschnitten 16 eines Parallelbiegebalkens 17 angeordnet sind.
-
Das Lagerelement 4 weist eine erste Durchgangsöffnung 18a und eine weitere Durchgangsöffnung 18b auf, wobei Zentralachsen (nicht dargestellt) der Durchgangsöffnungen 18a, 18b parallel zueinander verlaufen und entlang der ersten horizontalen Achse x mit einem vorbestimmten Abstand beabstandet voneinander angeordnet sind.
-
Weiter umfasst das Greifmodul 1 eine erste Welle 19a und eine weitere Welle 19b. An einem Befestigungsabschnitt 20 (siehe 5a) der Wellen 19a, 19b sind Riemenscheiben 21a, 21b mechanisch befestigt. Hierbei ist dargestellt, dass die Riemenscheiben 21a, 21b an einem in Vertikalrichtung oberen Endeeine Lochbohrung 79 aufweisen, über die die Riemenscheibe 21a, 21b mit der jeweiligen Welle 19a, 19b, z.B. über einen Scherstift, mechanisch verbunden werden kann. Hierzu kann die entsprechende Welle 19a, 19b, wie in 5a dargestellt, eine entsprechende Lochbohrung 62 aufweisen, in die oder durch die sich ein Befestigungsmittel, z.B. der Scherstift, hinein oder hindurcherstrecken kann.
-
Ein Teil der Wellen 19a, 19b erstreckt sich hierbei von der Unterseite 6 her in die korrespondierenden Durchgangsöffnungen 18a, 18b hinein. Der verbleibende Teil der Wellen 19a, 19b erstreckt sich von der Unterseite 6 entgegen der Vertikalrichtung von der Unterseite 6 des Lagerelements 4 weg. Die Riemenscheiben 21a, 21b sind hierbei an freien Enden der Wellen 19a, 19b angeordnet.
-
Weiter umfasst das Greifmodul 1 eine Halteplatte 22. Die Halteplatte 22 ist an der linken Seitenfläche 10 des Lagerelements 4 befestigt. Eine Oberfläche der Halteplatte 22 ist orthogonal zur Querrichtung angeordnet. An einem in Vertikalrichtung unteren Ende der Halteplatte 22 ist eine Schiene 23 eines Schiene-Schlitten-Systems zur Linearführung eines beweglichen Teils 24 des Greifmoduls 1 befestigt. Entlang der Schiene 23, die sich parallel zur ersten horizontalen Achse x erstreckt, kann ein Schlitten 25 mit einer Linearbewegung verfahren werden. An dem Schlitten 25 ist ein Adapterelement 26 befestigt, welches in 6a detailliertdargestellt ist. An dem Adapterelement 26 wiederum ist der Parallelbiegebalken 17 befestigt. An einem in Vertikalrichtung unteren Ende des Parallelbiegebalkens 17 ist ein Fingerhalter 27 befestigt, wobei an dem Fingerhalter 27 ein als Greiffinger ausgebildetes Greifelement 77 befestigt ist.
-
Ausschnittsweise dargestellt ist ein Zahnriemen 28, der die Riemenscheiben 21a, 21b und das bewegliche Teil 24 verbindet. Hierzu ist Zahnriemen 28 an dem Adapterelement 26 befestigt.
-
Die erste Welle 19a und somit auch die Riemenscheibe 21a ist mechanisch mit dem Aktor 2 gekoppelt und somit durch diesen antreibbar. Mittels des Aktors 2 ist somit über die erste Welle 19a, die Riemenscheiben 21a, 21b und den Zahnriemen 28 das Greifelement 77 in und entgegen der Längsrichtung mit einer durch das Schiene-Schlitten-Systems geführten Linearbewegung bewegbar. Weitere Details des Greifmoduls 1 werden in den nachfolgenden Figuren näher beschrieben.
-
In 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Greifvorrichtung 29 dargestellt. Die Greifvorrichtung 29 umfasst drei Greifmodule 1. Jedes der Greifmodule 1 umfasst jeweils einen Aktor 2. Somit sind Greifelemente 77, die über Fingerhalter 27 an den Parallelbiegebalken 17 der jeweiligen Greifmodule 1 befestigt sind, mit voneinander unabhängig einstellbaren Bewegungsparametern, insbesondere mit einer voneinander unabhängigen Beschleunigung, einer voneinander unabhängigen Geschwindigkeit einer unabhängig voneinander einstellbaren Wegstrecke bewegbar. Auch können Betätigungsparameter, z.B. eine Betätigungskraft, der Greifelemente 77 unabhängig voneinander für jedes der drei Greifmodule 1 eingestellt werden.
-
In 2 ist dargestellt, dass die Greifvorrichtung 29 einen Drei-Finger-Zentrischgreifer ausbildet. Hierzu sind vordere Stirnseiten 7 (siehe 1) der Greifmodule 1 derart zueinander angeordnet, dass sich Bewegungspfade der Linearbewegungen, also die ersten horizontalen Achsen x, aller Greifelemente 77 in einem gemeinsamen Zentrum schneiden. Die ersten horizontalen Achsen x schließen hierbei in einer Ebene, die orthogonal zur Vertikalachse z verläuft, einen Winkel von 120° ein.
-
Jedes der drei Greifmodule 1 ist hierbei entsprechend der in 1 dargestellten Ausführungsform ausgebildet.
-
Weiter abgebildet ist eine zentrale Befestigungsplatte 30, an der die Lagerelemente 4 jedes Greifmoduls 1 befestigt sind. Hierbei ist dargestellt, dass die zentrale Befestigungsplatte 30 an Oberseiten 5 der Lagerelemente 4 befestigt ist. Dargestellt sind Lochbohrungen 36 in der zentralen Befestigungsplatte 30, durch die zentrale Befestigungsplatte 30 an die Oberseiten 5 der Lagerelemente 4 geschraubt werden kann.
-
Die zentrale Befestigungsplatte 30 ist Teil einer Verbindungswelle 31, die in 7b detailliert dargestellt ist. Die Verbindungswelle 31 ist an einem Flanschelement 32 befestigt, welches in 7a detailliert dargestellt ist. Mittels des Flanschelements 32 kann die Greifvorrichtung 29 an einer Positioniervorrichtung, insbesondere an einem Roboter, befestigt werden.
-
Hierbei ist dargestellt, dass die Verbindungswelle 31 in Vertikalrichtung länger als die Aktoren 2 ausgebildet ist, die an Oberseiten 5 der Lagerelemente 4 befestigt sind.
-
In 3 ist ein Längsschnitt durch das in 1 dargestellte Greifmodul 1 dargestellt. Der Aktor 2 ist mittels Schrauben 78, die von der Unterseite 6 her betätigbar sind, an die Oberseite 5 des Lagerelements 4 angeschraubt. Dargestellt ist insbesondere eine Abtriebswelle 37 des Aktors 2, welche sich mit einem verjüngenden Ende in die erste Durchgangsöffnung 18a hinein erstreckt. Das sich verjüngende Ende der Abtriebswelle 37 bildet einen Zapfen 38 aus, welcher am Umfang eine plane Fläche aufweist, die sich in vertikaler Richtung erstreckt. Dieser Zapfen 38 erstreckt sich in eine Lochbohrung 39 der ersten Welle 19a (siehe 5b), die an einer in Vertikalrichtung oberen Stirnseite der ersten Welle 19a angeordnet ist. Die erste Welle 19a weist an einer Seitenfläche 40 (siehe z.B. 5a) eine Gewindebohrung 41 auf. In diese Gewindebohrung 41 ist ein Gewindestift 42 eingesetzt, der an der planen Fläche des Zapfens 38 anliegt und so die erste Welle 19a formschlüssig mit dem Zapfen 38 verbindet.
-
Dargestellt ist weiter, dass die erste und die weitere Welle 19a, 19b mittels Kugellagern 42a, 42b in den Durchgangsöffnungen 18a, 18b gelagert sind. Hierzu weisen die Durchgangsöffnungen 18a, 18b einen Lagersteg 43a, 43b (sieh 4a) auf, wobei sich ein Radius der Durchgangsöffnungen 18a, 18b im Bereich der Lagerstege 43a, 43b verjüngt. Die Lagerstege 43a, 43b bilden hierbei Anschlagflächen 44 für die Kugellager 42a, 42b aus (siehe 4a).
-
Die Wellen 19a, 19b sind somit um eine zentrale Längsachse 45a, 45b der Wellen 19a, 19b drehbar in den Durchgangsöffnungen 18a, 18b gelagert, wobei die zentralen Längsachsen 45a, 45b mit Zentralachsen der Durchgangsöffnungen 18a, 18b fluchten. Weiter dargestellt sind die Riemenscheiben 21a, 21b, die an einem in Vertikalrichtung unteren, freien Ende der Wellen 19a, 19b an diesem befestigt sind. Hierbei ist dargestellt, dass die Riemenscheiben 21a, 21b an einem in Vertikalrichtung oberen Ende angefast sind, um Platz für die Schraube 78 zu gewährleisten.
-
In 3 ist ersichtlich, dass der Parallelbiegebalken 17 aus einem quaderförmigen Grundkörper besteht, in den mittig ein Langloch eingebracht ist. Die entlang der vertikalen Achse z verlaufenden und das Langloch umfassenden Abschnitte des Parallelbiegebalkens 17 ermöglichen eine Verbiegung, wenndurch ein Greifelement 77 (siehe 1) eine Betätigungskraft auf z.B. ein Werkstück ausgeübt wird. Im Bereich dieser Abschnitte können Dehnungsmessstreifen (nicht dargestellt) angeordnet sein, die ein Ausgangssignal in Abhängigkeit einer Verbiegung des Parallelbiegebalkens erzeugen.
-
Weiter ist in 3 ein Langloch 46 des Lagerelements 4 dargestellt, welches sich ebenfalls von der Oberseite 5 zur Unterseite 6 erstreckt. Dieses Langloch 46 dient einer Durchführung, von Kabeln, welche Ausgangssignale der am Parallelbiegebalken 17 angeordneten Dehnungsmessstreifen zum Messverstärker 15 leiten.
-
Weiter dargestellt ist, dass das Lagerelement 4 im Bereich der Unterseite 6 eine Aussparung 47 ausbildet, die entlang der ersten horizontalen Achse x zwischen den Durchgangsöffnungen 18a, 18b angeordnet ist. Die Aussparung 47 ermöglicht, dass ein oberes Ende des Adapterelements 26 und des Parallelbiegebalkens 17 ohne mechanischen Kontakt mit der Unterseite 6 des Lagerelements 4 geführt werden können. Dies verringert einen Bauraum des Greifmoduls 1. Gleichzeitig bilden Seitenflächen 48 der Aussparung 47 Anschlagflächen, die die Linearbewegung entlang der ersten horizontalen Achse x mechanisch begrenzen (siehe 4a).
-
Weiter dargestellt ist, dass der Parallelbiegebalken 17 an dem in Vertikalrichtung z oberen Ende mittels Schrauben 49 an dem Adapterelement 26 befestigt ist.
-
Wie in 1 ersichtlich, ist ein in Vertikalrichtung z unteres Ende des Parallelbiegebalkens 17 entlang der weiteren horizontalen Achse y beabstandet von dem Adapterelement 26 und somit frei beweglich gelagert. Dies ermöglicht eine Verbiegung des Parallelbiegebalkens 17, falls das an dem unteren Ende des Parallelbiegebalkens 17 befestigte Greifelement 77 (siehe 1) eine Betätigungskraft auf einen Gegenstand ausübt. Diese Verformung kann mittels der nicht dargestellten Dehnungsmessstreifen erfasst und in ein elektrisches Signal umgewandelt werden. Dies ermöglicht die Erfassung der Betätigungskraft.
-
Weiter dargestellt ist eine Lochbohrung 80 am in Vertikalrichtung unteren Ende des Parallelbiegebalkens 17, die die Befestigung des Fingerhalters 27 (siehe 1) ermöglicht.
-
In 4a ist eine perspektivische Ansicht des in 1 dargestellten Lagerelements 4 dargestellt. Insbesondere ersichtlich sind die Durchgangsöffnungen 18a, 18b, die sich von der Oberseite 5 zur Unterseite 6 des Lagerelements 4 erstrecken. Weiter dargestellt sind die Lagerstege 43a, 43b, die in Vertikalrichtung mittig in den Durchgangsöffnungen 18a, 18b angeordnet sind. Diese bilden, wie vorhergehend erläutert, Anlageflächen 44 für die in 3 dargestellten Kugellager 42a, 42b aus. Im Bereich der Anlagestege 43a, 43b ist jeweils eine Lochbohrung 42 angeordnet, die sich von der linken Seitenfläche 10 zur rechten Seitenfläche 9 des Lagerelements 4 als Durchgangsbohrung erstreckt. Diese Lochbohrung 42 ermöglicht, wie vorhergehend erläutert, das Einführen eines Befestigungsmittels zur Befestigung der Welle 19a an dem Aktor 2 (siehe 3). So kann die erste Welle 19a derart in der ersten Durchgangsöffnung 18a angeordnet werden, dass die Lochbohrung 42 mit der Gewindebohrung 41 (siehe 5a) fluchtet.
-
Weiter dargestellt sind verschiedene Gewindebohrungen 50, die als Sacklochbohrungen ausgebildet sind. Diese Gewindebohrungen 50 dienen einer Befestigung weiterer Bauelemente an dem Lagerelement 4.
-
Ebenfalls dargestellt ist das in Bezug auf 3 erläuterte Langloch 46, welches in der Aussparung 47 angeordnet ist. Entlang der weiteren horizontalen Achse y hin zur linken Seitenfläche 10 des Lagerelements 4 sind neben dem Langloch 46 zwei weitere Gewindebohrungen 51 angeordnet, die ebenfalls als Durchgangsbohrungen ausgeführt sind, die sich von der Oberseite 5 zur Unterseite 6 erstrecken. Diese dienen der Befestigung der in 3 dargestellten Haltevorrichtung 11 mittels der Schrauben 13.
-
In 4b ist eine Draufsicht auf das in 4a dargestellte Lagerelement 4 dargestellt. Im Bereich der vorderen Stirnseite 7 sind zwei Lochbohrungen 52 angeordnet. Diese Lochbohrungen sind als Durchgangsbohrungen ausgeführt, die sich von der Oberseite 5 zur Unterseite 6 erstrecken. Mittels der Lochbohrungen 52 kann das Lagerelement 4 mechanisch mit der zentralen Verbindungsplatte 30 (siehe 2) verbunden, beispielsweise verschraubt, werden. Ebenfalls dargestellt sind Lochbohrungen 53, deren Mittelpunkte auf einem Kreis um die Durchgangsöffnungen 18a, 18b herum angeordnet sind. Auch diese Lochbohrungen 53 sind als Durchgangsbohrungen ausgebildet, die sich von der Oberseite 5 zur Unterseite 6 erstrecken. Diese dienen zur Befestigung des Aktors 2, insbesondere eines Gehäuses des Aktors 2, wobei sich Schrauben 78 (siehe 3) von der Unterseite 6 durch die Lochbohrungen 53 in den Aktor 2 bzw. ein Gehäuse des Aktors 2 erstrecken können. Insbesondere ermöglichen die Lochbohrungen 53 eine zentrische Befestigung des Aktors 2 relativ zu den Durchgangsöffnungen 18a, 18b.
-
In 4b ist weiter dargestellt, dass an der linken Seitenfläche 10 des Lagerelements 4 Lochbohrungen 54 angeordnet sind, die als Sacklochbohrungen ausgeführt sind. Diese dienen zur Befestigung, beispielsweise zur Verschraubung, der Halteplatte 22 (siehe 2).
-
In 4b ist weiter dargestellt, dass die Stirnseite 7 des Lagerelements 4 in einem Querschnitt in einer Querschnittsebene, die senkrecht zu der vertikalen Achse z orientiert ist, einen dreieckförmigen Abschnitt aufweist. Schenkel 55 des dreieckförmigen Abschnitts schließen mit der ersten horizontalen Achse x einen Winkel Ω ein, der größer als 0°, jedoch kleiner als 90° ist. Insbesondere beträgt der Winkel Ω in der dargestellten Ausführungsform 30°. Somit beträgt der von den Schenkel 55 eingeschlossene Winkel des dreieckförmigen Abschnitts 120°. Dies ermöglicht, wie in 2 dargestellt, eine einfache Ausbildung eines 3-Finger-Zentrischgreifers, in dem drei Greifmodule 1 derart zueinander angeordnet werden, dass die jeweiligen Flächenabschnitte, die die in 4b dargestellten Schenkel 55 ausbilden, aneinander angelegt werden.
-
Selbstverständlich sind auch andere geometrische Ausbildungen der Stirnseite 7 vorstellbar. Beträgt beispielsweise der Winkel Ω 45° und der von den Schenkeln 55 eingeschlossene Winkel 90°, so kann in entsprechender Weise ein 4-Finger-Zentrischgreifer gebildet werden.
-
In 4c ist eine Seitenansicht des in 4a dargestellte Lagerelements dargestellt. Ersichtlich ist insbesondere die an der Unterseite 6 in Längsrichtung zwischen den Durchgangsöffnungen 18a, 18b (siehe 4a) angeordnete Aussparung 47, die senkrecht zur ersten horizontalen Achse x orientierte Anschlagflächen 48 ausbildet. Ebenfalls ersichtlich sind die Lochbohrungen 42 im Bereich der Durchgangsöffnungen 18a, 18b.
-
In 5a ist eine Seitenansicht einer Welle 19a, 19b dargestellt. Die Welle 19a, 19b weist hierbei in einer in Vertikalrichtung oberen Hälfte zwei Lagerabschnitte 56 auf, auf die jeweils ein ringförmiges Lager, beispielsweise ein Kugellager 42a, 42b (siehe 3), aufgepresst werden kann. In Vertikalrichtung zwischen den Lagerabschnitten 56 ist ein Verbindungsabschnitt 57 angeordnet, der einen größeren Radius als die Lagerabschnitte 56 aufweist. Durch den Verbindungsabschnitt 57 gebildete Vorsprünge 58 dienen als Anlagefläche für die Kugellager 42a, 42b (siehe 3). Der Verbindungsabschnitt 57 weist in der Vertikalrichtung eine Höhe auf, die einer Höhe des in 4a dargestellten Lagerstegs 43a, 43b in Vertikalrichtung entspricht. Im Bereich des Verbindungsabschnitts 57 ist die in Bezug auf 3 bereits erläuterte Gewindebohrung 41 angeordnet. Diese verbindet ein Außenvolumen der Welle 19a, 19b mit einem Innenvolumen 59 einer Lochbohrung 39 (siehe 5b), welche sich von einer in Vertikalrichtung oberen Stirnseite 60 entlang der vertikalen Achse z in die Welle 19a, 19b hinein erstreckt. In diese Lochbohrung 39, die als Sacklochbohrung ausgebildet ist, kann der in 3 dargestellte Zapfen 38 des Aktors 2 eingebracht und durch die Gewindebohrung 41 und ein darin angeordnetes Befestigungsmittel, z.B. ein Gewindestift 42, mit der Welle 19a, 19b kraftschlüssig oder formschlüssig verbunden werden. In Vertikalrichtung oberhalb des oberen Lagerabschnitts 56 und in Vertikalrichtung unterhalb des unteren Lagerabschnitts 56 weist die Welle 19a, 19b kreisnutförmige Einkerbungen 61 auf. Diese dienen zur Aufnahme eines Sicherungsmittels, z. B. eines Sprengringes, der das in 3 dargestellte Kugellager 42a, 42b sichert. In einer in Vertikalrichtung unteren Hälfte weist die Welle 19a, 19b einen Befestigungsabschnitt auf, dessen Radius kleiner als die Radien der Lagerabschnitte 56 und des Verbindungsabschnitts 57 ist.
-
An diesen Befestigungsabschnitt 20 wird die in 3 dargestellte Riemenscheibe 21a, 21b befestigt. Der Befestigungsabschnitt 20 weist eine als Durchgangsbohrung ausgebildete Lochbohrung 62 auf. Durch diese Lochbohrung 62 kann ein Befestigungsmittel, z. B. ein Scherstift, durch die Lochbohrungen 79 (siehe 1) der Riemenscheibe 21a, 21b und durch die Welle 19a, 19b gesteckt werden, wodurch die Riemenscheibe 21a, 21b an der Welle 19a, 19b befestigt werden kann.
-
Am in Vertikalrichtung unteren Ende weist die Welle 19a, 19b wiederum eine kreisnutförmige Einkerbung 61 auf, die das zusätzliche Anordnen eines Sicherungselements, beispielsweise eines Sprengrings, zur Sicherung der Riemenscheibe 21, 21b ermöglicht.
-
In 5b ist ein Querschnitt durch die in 5a dargestellte Welle 19a, 19b dargestellt. Insbesondere ersichtlich ist die Gewindebohrung 41, die sich von einer Seitenfläche 40 im Bereich des Verbindungsabschnitts 57 in das Innenvolumen 59 der Lochbohrung 39 erstreckt.
-
In 6a ist eine perspektivische Ansicht eines Adapterelements 26 dargestellt. Das Adapterelement 26 dient einerseits zur Befestigung eines Parallelbiegebalkens 17 (siehe 3) und andererseits zur mechanischen Befestigung eines Zahnriemens 28 (siehe 1).
-
Das Adapterelement 26 weist in Relation zur Querrichtung eine linke Seitenfläche 63 und eine rechte Seitenfläche 64 auf. In einer in Vertikalrichtung unteren Hälfte des Adapterelements 26 ist eine Aussparung 65 im Bereich der linken Seitenfläche 63 angeordnet. Diese Aussparung 65 dient zur Aufnahme des in 1 dargestellten Schlittens 25. Im Bereich der Aussparung 65 sind Lochbohrungen 66 angeordnet, durch die das Adapterelement 26 und der Schlitten 25 miteinander verschraubt werden können.
-
In einer in Vertikalrichtung oberen Hälfte des Adapterelements 26 weist das Adapterelement eine weitere gestufte Aussparung 67 auf. Ein erster Teil der gestuften Aussparung 67 erstreckt sich von einer entlang der ersten horizontalen Achse x hinteren Stirnseite 68 zu einer vorderen Stirnseite 69 des Adapterelements 26. Entlang der Vertikalrichtung weist dieser erste Teil der gestuften Aussparung 67 eine Höhe auf, die einer Höhe des in 1 dargestellten Zahnriemens 28 entspricht. In diesem ersten Teil der gestuften Aussparung 67 kann somit der Zahnriemen 28 angeordnet werden. Ein zweiter Teil der gestuften Aussparung weist in Vertikalrichtung eine größere Höhe als der erste Teil der Aussparung 67 auf. Dieser weitere Teil der Aussparung 67 ist entlang der weiteren horizontalen Achse y über dem ersten Teil dergestuften Aussparung 67 angeordnet. Hierbei ist dargestellt, dass der zweite Teil dergestuften Aussparung 67 mittig im Bereich der rechten Seitenfläche 64 des Lagerelements 26 angeordnet ist und sich nicht vollständig von der hinteren zur vorderen Stirnseite 68, 69 erstreckt.
-
Bodenflächenabschnitte 70 des zweiten Teils dergestuften Aussparung 67, die in Vertikalrichtung oberhalb und unterhalb des ersten Teils der gestuften Aussparung 67 angeordnet sind, weisen Gewindebohrungen 71 auf. Mittels der Gewindebohrungen 71 kann eine in 6c dargestellte Klemmplatte 72 in dem zweiten Teil dergestuften Aussparung 67 angeordnet und mechanisch befestigt werden. Durch die Klemmplatte 72 wird der in dem ersten Teil der gestuften Aussparung 67 angeordnete Zahnriemen 28 mechanisch mit dem Adapterelement 26 verbunden.
-
Weiter weist das Adapterelement 26 an einem in vertikaler Richtung oberen Ende zwei weitere Gewindebohrungen 73 auf. Diese dienen zur mechanischen Befestigung des in 1 dargestellten Parallelbiegebalkens 17.
-
Am in Vertikalrichtung unteren Ende des Adapterelements 26 weist das Adapterelement 26 Anschlagstege 74 auf, die sich im Bereich der hinteren und vorderen Stirnseite 68, 69 entlang der weiteren horizontalen Richtung y von der rechten Seite 64 weg erstrecken. Diese Anschlagstege 74 dienen als mechanische Anschläge für den Parallelbiegebalken 17 und begrenzen somit die Beweglichkeit des Parallelbiegebalkens 17 entlang der ersten horizontalen Achse x.
-
Weiter ist dargestellt, dass die rechte Seitenfläche 64 entlang der weiteren horizontalen Achse y gestuft ausgebildet ist. Hierbei ist ein in Vertikalrichtung oberer Abschnitt 64a der rechten Seitenfläche 64 entlang der weiteren horizontalen Achse y über oder vor allen weiteren Abschnitten der rechten Seitenfläche 64 angeordnet. Insbesondere ist dieser erste Abschnitt 64a über einem weiteren Abschnitt 64b im Bereich der unteren Hälfte des Adapterelements 26 angeordnet. Somit liegt ein mittels der Gewindebohrungen 73 an dem Adapterelement 26 befestigter Parallelbiegebalken 17 im Bereich des ersten Abschnitts 64a auf der rechten Seitenfläche 64 auf, während er im Bereich aller weiteren Abschnitte der rechten Seitenfläche 64 entlang der weiteren horizontalen Achse y von der rechten Seitenfläche 64 des Adapterelements 26 beabstandet ist. Dies gewährleistet eine freie Beweglichkeit zumindest eines Teils des Parallelbiegebalkens 17.
-
In 6b ist eine Draufsicht auf das in 6a dargestellte Adapterelement 26 dargestellt. Insbesondere dargestellt ist, dass sich ein Querschnitt des Adapterelements 26 von der rechten Seitenfläche 64 hin zur linken Seitenfläche 63 verjüngt. Insbesondere ist das Adapterelement 26 im Querschnitt im Bereich der linken Seite 63 angefast. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise eine mechanische Kollision des Adapterelements 26 mit den in 1 dargestellten Riemenscheiben 21a, 21b und/oder der Halteplatte 22 und/oder dem Lagerelement 4, insbesondere den Anschlagflächen 48, vermieden werden. Hierdurch erfolgt somit in vorteilhafter Weise keine Behinderung der Bewegung des Adapterelements und ein Stellweg des Greifmoduls 1 wird vergrößert.
-
In 6c ist eine perspektivische Ansicht einer Klemmplatte 72 dargestellt. Diese weist zwei Lochbohrungen 75, durch die Befestigungsmittel, z. B. Schrauben, in die in 6a dargestellten Gewindebohrungen 71 eingebracht werden können, um die Klemmplatte 72 mit dem Adapterelement 26 zu verbinden. Weiter ist dargestellt, dass eine Unterseite der Klemmplatte 72 gezahnt ausgeführt ist, wobei die Unterplatte drei Stege 76 ausbildet. Ein Abstand der sich parallel zueinander erstreckenden Stege 76 ist derart gewählt, dass die Stege 76 sich in Zahnzwischenräume eines Zahnriemens 28 (siehe 1) erstrecken können, der in dem ersten Teil der gestuften Aussparung 67 (siehe 6a) angeordnet ist. Gleichzeitig können sich Zähne des Zahnriemens 28 in zwischen den Stegen 76 gebildete Zwischenräume erstrecken.
-
Dies ermöglicht eine formschlüssige Verbindung des Adapterelements 26 mit dem Zahnriemen 28.
-
In 7a ist eine perspektivische Ansicht des in 3 dargestellten Flanschelements 32 dargestellt. Das Flanschelement 32 umfasst eine Scheibe 81 in der als Durchgangsbohrungen ausgeführte Lochbohrungen 33 angeordnet sind. Durch diese Lochbohrungen 33 kann das Flanschelement 32 z.B. an einen Roboter angeschraubt werden. Ebenfalls weist die Scheibe eine Sacklochbohrung 82 auf. Diese dient zur Aufnahme eines Verdrehsicherungselements, z.B. eines Stiftes, welcher in eine korrespondierende Aufnahmeder Positioniervorrichtung, insbesondere des Roboters, hineinragen kann. Somit kann das Flanschelement 32 verdrehsicher in Bezug auf eine zentrale Symmetrieachse des Flanschelements 32 an der Positioniervorrichtung angeordnet werden
-
Weiter umfasst das Flanschelement 32 einen Hülsenabschnitt 34, der konzentrisch zur Scheibe 33 an dieser angeordnet ist. Eine als Durchgangsbohrung ausgebildete Lochbohrung 83 erstreckt sich durch die Scheibe 81 und den Hülsenabschnitt 34. Auf einer, dem Hülsenabschnitt 34 gegenüberliegenden, weist die Scheibe 33 eine hohlzylinderförmigen Auskragung auf, die einen Teil der Lochbohrung 83 ausbildet. Diese dient zur zentrischen Anordnung des Flanschelements 32 an der Positioniervorrichtung.
-
Eine Mantelfläche 84 des Hülsenabschnitts 34 weist eine Lochbohrung 85 auf. Gegenüber der Lochbohrung 85 weist die Mantelfläche 84 eine Gewindebohrung auf, wobei die Achsen dieser Gewindebohrung und die Achse der Lochbohrung 85 fluchten. Durch die Lochbohrung 85 und der gegenüberliegenden Gewindebohrung kann das Flanschelement 32 mit einer Verbindungswelle 31 verschraubt werden.
-
In 7b ist eine perspektivische Ansicht einer solchen Verbindungswelle 31 dargestellt. Die Verbindungswelle 31 umfasst die zentrale Befestigungsplatte 30 mit den Lochbohrungen 36. Eine geometrische Form der zentralen Befestigungsplatte ist hierbei derart gewählt, dass eine Befestigung von Lagerelementen 4 (siehe 2) an der zentralen Befestigungsplatte 30 auch dann möglich ist, wenn Aktoren 2 über den ersten Durchgangsöffnungen 19a der Greifmodule 1 angeordnet sind.
-
Ein Abschnitt der Verbindungswelle 31 kann sich in einen Hülsenabschnitt 34 des Flanschelements 32 erstrecken und dort mittels einer Schraube 35 (siehe 2) kraftschlüssig an dem Flanschelement 32 befestigt werden. Hierzu weist die Verbindungswelle 31 an einem in Vertikalrichtung oberen Ende der Verbindungswelle 31 einen Zapfen 86 mit einer Bohrung 87 auf. Zur mechanischen Verbindung der Verbindungswelle 31 mit dem Flanschelement 32 kann der Zapfen 86 in der Lochbohrung 83 des Hülsenabschnitts 34 angeordnet werden. Mittels einer einzigen Schraube 35 kann dann durch die Lochbohrung 85 und die Bohrung 87 sowie der Gewindebohrung, welche der Lochbohrung 85 gegenüber liegt, die Verbindungswelle 31 mit dem Flanschelement 32 verschraubt werden. Die Lochbohrungen 87 und 85 sind als Passbohrungen ausgeführt. Dies ermöglicht eine exakte und wiederholgenaue Positionierung der Verbindungswelle zum Flanschelement 32 bei der Verwendung einer Passschraube als Verbindungsschraube.
-
Dies ermöglicht eine einfache und zeitlich schnelle Befestigung der Greifvorrichtung 29 an z.B. einem Roboter, da die Greifvorrichtung 29 montiert werden kann und dann mittels nur einer einzigen Schraube 35 an einem bereits an dem Roboter befestigten Flanschelement 32 befestigt werden kann.
